档案著录员是做什么的?:“上帝粒子”宇宙中所有物质的质量之源

来源：百度文库 编辑：中财网 时间：2024/05/02 08:54:55

科学家们昨日让外界瞥见一个亚原子碎片的迷人风采，这种碎片有时被称为“上帝粒子”，因为它是宇宙中所有物质的质量之源。

然而，尽管外界寄望很高，但科学家们并未宣称已发现希格斯玻色子(Higgs boson)，其存在堪称半个世纪来物理学理论的依据。

欧洲物理研究中心——欧洲核子研究中心(Cern)的科学家们从日内瓦附近耗资80亿美元的大型强子对撞机(Large Hadron Collider)的原子撞击实验中，展示了希格斯玻色子存在的最新证据。

与上周更为兴奋的一些猜测相比，他们的结果不那么清晰。“已看到一些诱人的迹象，”欧洲核子研究中心表示，“但它们还不够强有力，不足以宣告已发现希格斯玻色子。”

尽管如此，在出席一场报告会、看到迄今最迷人证据后，物理学家们仍激动不已。

自20世纪60年代发展起来的所谓物理学标准模型(Standard Model)，依赖于希格斯玻色子的存在，这是一种亚原子粒子，会与其它粒子碰撞，使一些粒子质量变大，一些粒子质量减轻——还有一些粒子则完全失去质量，形成我们今天所知的宇宙。

名为Atlas和CMS的两个巨型探测器，一直在分析数十亿次质子（氦核）碰撞产生的粒子。这些质子在大型强子对撞机的地下环路中，以接近光速的速度和相反的方向运动。

希格斯玻色子即使存在，其存在的时间也不够长，不足以直接出现在这些碰撞产生的亚原子碎片中。对希格斯玻色子的发现，依赖于观察它们撞击并在其中解体的粒子，而非直接观测。

两个探测器都发现了少量过量的潜在衰变粒子，这与质量超过质子130倍的希格斯玻色子的存在相符。
　物理学者认为物质是由基本粒子组成的，而粒子物理标准模型包含费米子及玻色子两类，费米子为拥有半整数的自旋并遵守泡利不兼容原理（在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子——编者注）；玻色子则拥有整数自旋而并不遵守泡利不兼容原理。费米子是组成物质的粒子，而玻色子负责传递各种作用力。玻色子又包括负责传递电磁力的光子，负责传递弱核力的W及Z玻色子，负责传递强核力的胶子等。     希格斯玻色子是粒子物理标准模型预言的粒子中唯一一个尚未被探测到的粒子。因英国物理学家彼得·希格斯（Peter Higgs）提出的希格斯机制而得名。各种粒子通过与希格斯玻色子相互作用而获得质量，与希格斯场相互作用强的质量就大，反之质量就小。　　希格斯玻色子可以说是整个物理标准模型的基石。因为物理标准模型提出之初，有一个致命缺陷，就是它所推导出的世界里没有质量。直到1964年，希格斯提出了希格斯场的存在，并假设希格斯玻色子是物质的质量之源，标准模型才得以自圆其说。科学界普遍预计，一旦希格斯玻色子被发现，希格斯将肯定获得诺贝尔奖。　　由于希格斯玻色子是赋予所有粒子质量的粒子，因此它也被称为上帝粒子。科学家要想发现这种粒子，就必须在实验室的对撞机中模拟宇宙大爆炸之处的高温、高压状态，在现有粒子的高速撞击下，寻找希格斯玻色子的踪迹。 　2007年11月，在法国与瑞士边界的侏罗山脚地下100米深处的世界最大的粒子加速器LHC建设完成。LHC全名叫做大型强子对撞机（The Large Hadron Collider），两束相反方向的质子束将在其中被电磁场中加速到接近光速，能量达到7Tev一定标准后，两束粒子束会进行长达几小时的反向绕行。在这段时间里，粒子会在LHC中作4亿圈绕行，在每一圈，粒子束会被强迫在指定的、放有探测器的地点碰撞。 　LHC可以模拟宇宙大爆炸发生后十亿分之一秒时间能量水平，理论上预测，每一万亿次撞击可形成一些上帝粒子，而后快速衰变。这种衰变会留下“足迹”，在图表中表现为波峰。虽然由于试运行中出现的问题而耽误了一些时间，LHC自从2008年启动至今，大型强子对撞机内已发生1600万亿撞击，所发现的潜在上帝粒子接近300个。 　在2012年7月4日的发布会上，两个独立的科学研究小组，CMS（（紧凑渺子线圈实验））项目组和ATLAS（超环面仪器实验）项目组分别宣布了他们的几乎相同的发现。ATLAS项目发言人法比奥拉·吉亚诺蒂（Fabiola Gianotti）称，他们在数据分析中发现了存在一种新粒子的清晰信号，可信度达到5西格玛（99.99995%）。她表示，还需要一些时间，才能把结果正式发表。
 
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